2014-2015学年高一下学期期末考试物理试题

2014—2015学年度下学期期末考试高一年级物理科试卷命题学校：东北育才学校
一、选择题：（每题4分，共48分。

其中1—8题为单项选则，9—12题为多项选择。

多选题少选得2分，错选不得分）
1.如图所示，轻杆长为L，一端固定在水平轴上的O点，另一端系一个小球(可视为质点)．小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动，且能通过最高点，g为重力加速度．下列说法正确的是
A．小球通过最高点时速度不可能小于gL
B．小球通过最高点时所受轻杆的作用力可能为零
C．小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而增大
D．小球通过最高点时所受轻杆的作用力随小球速度的增大而减小
2.空间站是科学家进行天文探测和科学试验的特殊而又重要的场所，我国将于2020年前后将建成规模较大、长期有人参与的轨道空间站。

假设某空间站正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一，且运行方向与地球自转方向一致。

下列说法正确的有第| 一|好| 题| 网
A．同步卫星的运行周期比空间站运行周期小
B．空间站运行的速度大于同步卫星运行速度
C．站在地球赤道上的人观察到空间站向西运动
D．在空间站工作的宇航员因所受合力为零而在舱中悬浮或静止
3. 很多国家发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆形轨道1运
行，然后在Q点点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后在P点再次点火，
将卫星送入同步圆形轨道3运行，如图所示．已知轨道1、2相切于Q点，
轨道2、3相切于P点．若只考虑地球对卫星的引力作用，则卫星分别在
1、2、3轨道上正常运行时，下列说法正确的是
A．若卫星在1、2、3轨道上正常运行时的周期分别为T1、T2、T3，则有T1>T2>T3
B．卫星沿轨道2由Q点运动到P点时引力做负功，卫星与地球组成的系统机械能守恒C．根据公式v＝ωr可知，卫星在轨道3上的运行速度大于在轨道1上的运行速度
D．根据v＝GM
r
可知，卫星在轨道2上任意位置的速度都小于在轨道1上的运行速度
4.我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星-500”的实验活动。

假设王跃登陆
2
火星后，测得火星半径是地球半径的21，质量是地球质量的91。

已知地球表面的重力加速度是g ，地球的半径为R ，王跃在地球上能向上竖直跳起的最大高度是h ，忽略自转的影响，下列说法正确的是
A ．火星的密度为GR
g 32 B ．火星表面的重力加速度是9
2g C ．火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为2:3 D ．王跃以在地球上相同的初速度在火星上起跳后，能达到的最大高度是
29h 5.在足球赛中，红队球员在白队禁区附近主罚定位球，并将球从球门右上角擦着横梁踢进球门，如图所示．球门高度为h ，足球飞入球门的速度为v ，足球的质量为m ，则红队球员将足球踢出时对足球做功W 为(不计空气阻力) 第| 一 |好 | 题 | 网 A ．等于mgh ＋12
mv 2 B ．大于mgh ＋12
mv 2 C ．小于mgh ＋12
mv 2 D ．因为球被踢入球门过程中的运动曲线的形状不确定，所以做功的大小无法确定
6．在一空间直角坐标系O­xyz 中，有一四面体C-AOB ，C 、
A 、O 、
B 为四面体的四个顶点，且O(0,0,0)、A(L,0,0)、
B(0,L,0)、 C(0,0,L)，D(2L,0,0)是x 轴上一点，在坐标
原点O 处固定着+Q 的点电荷，下列说法正确的是
A.A 、B 、C 三点的电场强度相同
B.电势差U OA =U AD
C. 电子在A 点的电势能大于在D 点的电势能
D. 将一电子由C 点分别移动到A 、B 两点，电场力做功相同
7．静电场方向平行于x 轴，其电势φ随x 的分布可简化为
如图所示的折线。

一质量为m 、带电量为＋q 的粒子（不计
重力），以初速度v 0从O 点（x =0）进入电场，沿x 轴正方向运动。

下列叙述正确的是
A ．粒子从O 运动到x 1的过程中速度逐渐增大
B ．粒子从x 1运动到x 3的过程中，电势能先减小后增大
C ．若v 0＝m q 02ϕ，粒子在运动过程中的最大速度为m
q 02ϕ D ．要使粒子能运动到x 4处，粒子的初速度v 0至少为
m q 0ϕ 8．如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行。

将一个物体
轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的
速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端。

下
列说法中正确的是
A ．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功
B ．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加
C ．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加
D ．物体从底端到顶端，全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热
9.计算机硬盘内部结构如图所示，读写磁头在计算机的指令下移动到某个位置，硬盘盘面在电机的带动下高速旋转，通过读写磁头读写下方磁盘上的数据．磁盘上分为若干个同心环状的磁道，每个磁道按圆心角等分为18个扇区．现在普通的家用电脑中的硬盘的转速通常有5400 r/min 和7200 r/min 两种，硬盘盘面的大小相同，则
A ．磁头的位置相同时，7200 r/min 的硬盘读写数据更快
B ．对于某种硬盘，磁头离盘面中心距离越远，磁头经过一个扇区所用的时间越长
C ．不管磁头位于何处，5400 r/min 的硬盘磁头经过一个扇区所用时间都相等
D ．5400 r/min 与7200 r/min 的硬盘盘面边缘的某点的向心加速度的大小之比为3︰4
10. 如图所示，两块水平放置的带电平行金属板间有竖直向上的匀强电场.一个质量为m 、带电量为q 的油滴以初速度v 0进入电场，并在电场中沿直线运动了一段时间，空气阻力不计，则
A.该油滴带正电
4
B.在这段时间内电场力所做的功等于油滴重力势能的变化量
C.在这段时间内油滴的机械能保持不变
D.在这段时间内油滴的动能保持不变
11. 如图所示，圆心在O 点、半径为R 的光滑圆弧轨道ABC
竖直固定在水平桌面上，OC 与OA 的夹角为60°，轨道最低点A 与桌面相切. 一足够长的轻绳两端分别系着质量为m 1和m 2的两小球（均可视为质点），挂在圆弧轨道光滑边缘C 的两边，开始时m 1位于C 点，然后从静止释放。

则 A ．在m 1由C 点下滑到A 点的过程中两球速度大小始终相等
B ．在m 1由
C 点下滑到A 点的过程中重力对m 1做功的功率先增
大后减少
C ．若m 1恰好能沿圆弧下滑到A 点，则m 1＝2m 2
D ．若m 1恰好能沿圆弧下滑到A 点，则m 1＝3m 2
12. 如图所示，质量为m 的滑块以一定初速度滑上倾角为θ的固定斜面，同时施加一沿斜面向上的恒力θsin mg F =；已知滑块与斜面间的动摩擦因数θμtan =，取出发点为参考点，能正确描述滑块运动到最高点过程中产生的热量Q ，滑块动能k E 、势能p E 、机械能E 随时间t 、位移s 关系的是
A B C D
二、实验题：（每空2分，共16分）
13.某同学用如图所示的实验装置探究合外力做功与小车动
能变化的关系。

a 为小车，b 为打点计时器，c 为弹簧秤，d
为平放在水平桌面上的长木板，e 为小钩码。

该同学实验后
利用纸带进行位移的测量及速度的计算。

（1）实验中该同学还需要做的是
A ．测出小车的质量及记录弹簧秤的读数
B ．测出小钩码的质量及记录弹簧秤的读数
C ．测出小钩码的质量、小车的质量及记录弹簧秤的读数
(2)若该同学通过正确计算后发现小车所受合外力做的功明显大
于小车动能的变化量，你认为主要原因是受 影响，
实验操作中改进的措施是 。

14.兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功
率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg ；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装； ③接通打点计时器（其打点周期为0.02s ）；
图甲
2
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）。

在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。

请你分析纸带数据，回答下列问题：（保留两位有效数字）第| 一 |好 | 题 | 网
（1）该电动小车运动的最大速度为 m/s ；
（2）关闭小车电源后，小车的加速度大小为 m/s 2；
（3）该电动小车的额定功率为 W 。

15.探究能力是物理学研究的重要能力之一，有同学通过设计实验探究绕轴转动而具有的转动动能与哪些因素有关。

他以圆形砂轮为研究对象，研究其转动动能与质量、半径、角速度的具体关系。

砂轮由动力带动匀速旋转测得其角速度ω，然后让砂轮脱离动力，用一把弹性尺子与砂轮接触使砂轮慢慢停下，设尺子与砂轮间的摩擦力大小恒为
10牛顿（不计转轴与砂轮的摩擦），分别取不同质量、不同半径的砂轮，使其以不同的角速度旋转进行实验，得到数据如下表所示：
（1）由上述数据推导出转动动能E k 与质量m 、角速度ω、半径r 的关系式为 （比例系数用k 表示）。

（
三、计算题：（共36分，要求写出必要的文字说明及计算过程）
16. (10分)如图所示，轻质细绳下端悬挂一个的带正电、可视
为点电荷的小球B ，静止在图示位置。

若固定的带正电、可视
6
为点电荷的小球A 的电量为Q ，B 球的质量为m ，电量为q ，轻质细绳与竖直方向夹角角为 ，A 和B 在同一水平线上，整个装置处在真空中。

求A 、B 两球之间的距离为多少（已知静电力常量为k ）?
17.（12分）如图甲所示，在y ＝0和y ＝2 m 之间有沿着x 轴方向的匀强电场，MN 为电场区域的上边界，在x 轴方向范围足够大．电场强度的变化如图乙所示，取x 轴正方向为电场正方向，现有一个带负电的粒子，粒子的比荷为q m ＝1.0×10－2
C/kg ，在t ＝0时刻以速度v 0＝5×102 m/s 从O 点沿y 轴正方向进入电场区域，不计粒子重力．求：
(1)粒子通过电场区域的时间；
(2)粒子离开电场时的位置坐标；
(3)粒子通过电场区域后沿x 方向的
速度大小．
18.（14分）如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A 点，自然状态时其右端位于B 点。

水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP ，其形状为半径R=0.8m 的圆环剪去了左上角135°的圆弧，MN 为其竖直直径。

用质量m 1=0.4kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C 点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B 点。

用同种材料、质量为m 2=0.2kg 的物块将弹簧缓慢压缩到C 点释放，物块过B 点时速度为s m /6，物块与桌面的动摩擦因数μ=0.4，
B 、D 间水平距离BD S =2.5m ，物块飞离桌面后由P 点沿切线落入圆轨道。

g=10m/s 2，求： （1）物块离开桌面D 时的速度大小
（2）P 点到桌面的竖直距离h （3）判断m 2能否沿圆轨道到达M 点（要求计算过程）。

（4）释放后m 2运动过程中克服桌面摩擦力做的功
2013—2014学年度下学期期末考试高一年级物理科参考答案 1 B 2.B 3 B 、 4.A 5.A 6 D 7C
8 C 9AC . 10 ABD 11 BC 12CD
13题：（1）A (2)摩擦阻力 将长木板不带定滑轮端垫高以平衡摩擦力
h
14 （1）1.5 （2）2.0 （3）1.2
15．（1）22r km E k ω=； （2）控制变量法
16（10分）⑴ 取B 球为研究对象，受到重力mg 、电场力F 和绳中拉力T 的作用。

根据平衡条件可知： F ＝mg tan θ (4分)
⑵ 根据库仑定律可知：
2r qQ k
F =， …………① (4分) 又由(1)可知： F ＝mg tan θ …………②
由①②得：
r =
(2分)
17（12分）
解析 (1)因粒子初速度方向垂直匀强电场，在电场中做类平抛运动，所以粒子通过电场区域的时间
t ＝y v 0
＝4×10－3 s …………（2分） (2)粒子沿x 轴负方向先加速后减速，加速时的加速度大小为
a 1＝E 1q m
＝4 m/s 2 …………（2分） 减速时的加速度大小为a 2＝E 2q m
＝2 m/s 2 …………（2分） 由运动学规律得x 方向上的位移为
x ＝12a 1(T 2)2＋a 1(T 2)2－12a 2(T 2
)2＝2×10－5 m …………（2分） 因此粒子离开电场时的位置坐标为(－2×10－5 m,2 m) …………（2分）
(3)粒子通过电场区域后沿x 方向的速度为v x ＝a 1T 2－a 2T 2
＝4×10－3
m/s …………（2分） 答案 (1)4×10－3 s (2)(－2×10－5 m,2 m)
(3)4×10－3 m/s
8 18. （1）设物块离开桌面D 时的速度为D v 由动能定理可得 222
121B D BD mv mv mgS -=-μ………………（2分） 得s m v D /4= ………………（1分）
（2）设物块落到P 点时其竖直速度为y v
由 ︒=45tan D y
v v
………………（2分） gh v y 22= 得h=0.8m ………………（1分）
(3)若物块能沿轨道到达M 点，其速度为M v gR m v m v m D M 222222
22121-= ………………（1分） 得28162-=M v ………………（1分）
若物块恰好能沿轨道过M 点，则R
v m g m M 2\22= ……………………（1分） 解得82
\=M v >2M v 即物块不能到达M 点 ………………………（1分）
（4）设弹簧长为AC 时的弹性势能为E P ，
释放CB P gs m E m 11,μ=时 …………………………………………（1分） 释放2022221,v m gs m E m CB P +=μ时 ……………………………………（1分）
且J v m E m m P 2.7,220221===可 …………………………………（1分）
2m 在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为W f ， 则222
1D f P v m W E =- 可得J W f 6.5=……（1分）。